Internet多媒体数据流实时传输协议的研究及其应用

刘殿岫

（科技部信息中心，100862）

0 引言

本文主要针对多媒体数据流实时传输的网络协议进行系统研究，例如实时传输协议、实时传输控制协议、资源预留协议、实时流化协议。这些支持流媒体传输的新协议互相配合，在很大程度上满足了实时数据的传输要求。文章最后介绍了在平台上实现的一个多媒体实时传输系统。

1 实时传输下的多媒体数据流关键协议

1.1 RTCP 协议与RTP 协议

图1

RTP协议的应用层成帧（ALF AppIication LeveI取景）的原则，用户可以针对特定应用程序来对其进行扩展以弥补其只提供基本框架协议的不足。包其中含有RTCP和RTP两部分。RTP协议的运行平台一般为UDP层，所以UDP具有多点交付功能的同时还兼具了数据验证等功能。它的报文格式以及相应的协议图，如下所示：

RTP 协议帧可以在顺序号、时间戳、负载类型标识和源标识等方面对实时数据流传输进行支持。

时间戳的RTP数据必须以负载的RTP帧的类型来反映帧数据的第一个字节的采样时间，计算要求的同步精度有要求的同时抖动也有相关规定。接收方根据时间戳以及接收到的数据帧以便为了正确地发挥媒体流而重构所接收的数据之间的时序关系。其也可用于流间同步。对于数据传输的序列号和帧丢失检测序列重建。负载类型标识指定的数据有效载荷的RTP帧的编码格式，这个功能还可以被运用到溯源发声者（利用ASF，MPEG2等源标识来表示接收机接收到的数据源）。

1.2 互联网资源预留协议（RSVP）

某些类型的服务以预留资源的方式来使服务质量OoS得到提升，这也是可行的。

RSVP是目前互联网资源预留协议。它与IPV6有一定的关联。接收器发送一个含有预定的流数据包的规格。发件方对于站点流的接受成员组合这是因为它只用识别其所需的数据流，然后对数据包进行下一步的处理。这使得加入以及离开都更为简便，后者则必须遵循既定的规则。RSVP协议的路由器在管理资源方面必须井井有条。此功能由三个部分组成：访问控制，组块分拣器以及组块调度器。

1.3 RTSP

最早由CoIumbia大学和ReaINetworks 公司、Netscape Communication 公 司 等 联 合 提 出 的RTSP（ReaI Time Streaming ProtocoI）多媒体流化表示控制协议,它可以对媒体流进行播放、暂停、快进等控制操作。可以用于控制实时性数据的传输。

它有以下特征：

课程评价成绩构成是全过程综合性的评价，评价点包含对课程基础知识的掌握程度、自主学习活动能力、软件开发能力、团队协作能力以及创新能力等职业素养能力。

（1）实行实时流的控制可以从双向进行

（2）时间同步方面容易满足，对网络延迟有较高容错率

（3）对传输协议的应变性更好，例如IP MuIticast、RTP等

（4）有利于提高网络安全性

该协议支持以下操作：

1）从媒体服务器数据回收：客户端以HTTP以及各种方法表达要求。若为组播，就演示说明其组播地址和端口。若为点对点，则客户端提供目的地址以保证安全。

2）邀请媒体服务器参加会议：媒体服务器可以加入一个既定会议，或以媒体播放的形式，或记录媒体的一个子集。

3）特别是对于及时表示来说，如果服务器能通过客户端为新加入媒体流提供便利，其作用将是巨大的。

1.4 IPV6

IPV6为一种新版的InternetIP,是世界使用最广泛的IPV4。通过增加一个新版本的IP是为 了加入多媒体数据流，当然，一个大的地址空间和数据流对身份认证和加密方面真实性也是有需求的。 IPV只有确保与IPv4兼容才算是达到了合格的设计指标，其主要的设计理念在其以前的版本上就有所体现，是一种数据报协议类型但是特点是不带有连接。其结构见图2。网络层在设置错误控制和流量控制方面并没有要求，但有以下新的特点：

（1）128 位的地址空间在地址层上建立更多的层次成为可能的同时可以兼顾更多的主机寻址。

（2）提高方案，使多站点路由可能在制定范围内限制。在正确服务为前提下限制多站点的地址栏，例如企业内部互联网。另一个区别永久性标志字段的Intranet组地址。

（3）要使全部路由器都可以识别路径上的流块并且以该流特有的方式来处理他们就需要新定义的组块报头字段。这种新的报头要让电流识别属于同一数据流的所有块。比如，它可以将优先级在同一音频流以及组块高于同一文件流之中进行设置。

图2 IPV6的报头结构

（4）新的机制来处理真实性以及加密性和完整性。流媒体实时传输一直存在一定的缺陷，而IPv6流量的概念定义正好可以弥补这些缺陷。作为一个系列中的单源地址和目的地址相同的数据包流的一部分即为数据包的标头中的IPv6流标签字段。同在一个流的所有数据包具有相同的流标签。IPv6的流标识符是一个关键的功能，互联网的IP层，资源预留依赖它的同时QoS协议承诺也与其有密切关系。但是以前的IP地址，并不具备这样的功能。

2 多媒体数据流传输架构

目前的互联网在贷款和存储容量上都有相应的瓶颈，这就使得传统的下载整个文件完毕后才能运行的媒体播放方式显得尤为被动。启动有延迟，存储空间不足等都是传统方法所存在的弊端。无疑浪费了巨大的存储和时间。

后台从服务器将继续下载剩下的文件的同时前台就开始播放，且只需要非常短的延时，这种方式就为流式传输，它相对与传统方式的优势是显而易见的。不必等到整个文件下载完成所以节省了大量高速缓存的容量。流式传输的控制信息一般靠HTTP/ TCP来进行。同时音频信息由RTP/ UDP负责目前支持流媒体协议有RTP，RTSP及RSVP。即负责数据传输的RTP协议，以及负责提供数据传输质量反馈的RTCP协议还有用来确保网络服务质量的RSVP资源预留协议。还有RTSP协议的数据传输提供了远程控制。这些协议都具有各自的功能，以共同完成一个多媒体数据流的实时传输网络。

3 多媒体数据流如何将实时传输系统完善与实施

3.1 总体设计

学生可以依赖可用于互联网上的远程教学系统的多媒体数据实时传输流来提供实时或非实时的教学环境，它以现代远程教育的实际要求为前提，以互联网实时多媒体传输系统的协议和标准来实现。

3.2 实现技术

系统主要是为网络操作，考虑到网络带宽和异质性，系统的实现采用了安全性，多线程以及系统适应性兼顾的面向对象Java语言。 Java并提供了一个十分健全的网络编程机制。

3.3 系统功能

系统可以实现播放本地、远程媒体、输出、本地媒体捕捉、实时和传输媒体捕捉以及聊天室。

[1] 邹建成,周红丽,邓欢军等.基于三角域V系统的视频签名技术[J].计算机研究与发展,2009,46(z1):292-295

[2] 杨艾云.基于Internet的多媒体美术教学资源管理系统的设计与实现[D].山东大学,2011

[3] 曹建英.基于Web的远程智能温室多媒体数据采集系统设计[J].计算机与数字工程,2011,39(4):77-79

[4] 廖智蓉.基于DirectFB的流媒体播放终端的研究与设计[D].浙江工业大学,2010

[5] 唐力,陈震.改善多媒体通信质量的覆盖层路由系统[J].电子技术应用,2009,35(12):117-119

[6] 郝渝,李俊学.基于物联网的信息数据与多媒体信息检索[J].物联网技术,2011,01(7):85-88

[7] 彭元,黄健,陆滢等.蛤蚧鸣声数据库系统的设计与实现[J].广西科学院学报,2012,28(1):88-89